內蒙北山大交通瑞銅礦床地質與含礦巖石地球化學特征

全守村，楊生飛，楊建國，李文明，梁博，王育習，韓媛，趙辛敏(中國地質調查局西安地質調查中心，陜西 西安 710054)

內蒙北山大交通瑞銅礦床地質與含礦巖石地球化學特征

全守村，楊生飛，楊建國，李文明，梁博，王育習，韓媛，趙辛敏
(中國地質調查局西安地質調查中心，陜西 西安 710054)

內蒙北山大交通瑞銅礦位于北山中央古陸斷隆帶紅柳河-牛圈子-洗腸井縫合帶北側，含礦巖石主要為石英閃長巖和斜長花崗斑巖，礦化類型為斑巖-矽卡巖型銅礦化，目前已發現礦體十幾條，主要礦石礦物為黃銅礦、輝鉬礦和磁鐵礦。地球化學數據顯示，大交通瑞銅礦床的含礦巖石具類似埃達克巖的地球化學特征，如Al2O3、Sr含量與Sr/Y、La/Yb比值高，低Y、Yb，極弱負Eu異常-正Eu異常及正Sr異常，結合區域構造演化，認為大交通瑞銅礦形成于紅柳河-牛圈子-洗腸井洋盆向北俯沖消減的動力學背景。

內蒙北山；大交通瑞銅礦；埃達克巖；地球化學；地質特征

斑巖銅礦是最重要的銅礦類型之一，甘蒙北山地區已發現斑巖型銅礦床(點)多處，斑巖-矽卡巖型銅(鉬金)礦床空間分布受EW向展布的火山-構造-巖漿巖帶控制，各帶內礦床(點)分段集中產出的特征明顯，銅鉬金礦化集中區主要位于EW向火山-構造-巖漿巖帶與NE向基底構造-巖漿帶的交匯部位，其分布與NNE或NE向斷裂具空間上的耦合性[1]。北山已發現的斑巖型銅礦達中型以上的僅公婆泉和白山堂銅礦床，且均位于甘肅北山。2008~2010年課題組在內蒙北山地區開展礦產遠景調查時首次發現大交通瑞銅礦點[2]，經初步評價，劃分出南北兩個礦化蝕變帶，圈定出多個銅礦(化)體，銅礦化產于石英閃長(斑)巖和斜長花崗斑巖內部及其與圍巖接觸帶附近，礦化類型為斑巖-矽卡巖型。

1　區域地質背景

大交通瑞銅礦位于北山成礦帶紅柳河-牛圈子-洗腸井縫合帶北側的星星峽-旱山微陸塊[3]，地處明水-石板井-小黃山和方山口-黑山-堿泉子兩大斷裂帶夾持的北山中央古陸斷隆帶[4]。區域內出露的最老地層為元古界北山群，為一套變質程度較高的黑云二長片麻巖、花崗片麻巖、黑云角閃片巖、斜長角閃片巖、斜長角閃巖、二云母石英片巖、絹云石英片巖等，呈巖片(塊)或殘留體出現。除青白口系、泥盆系和石炭系缺失外，其余各時代地層廣泛出露。區內斷裂構造發育，北為石頭井-野馬梁子井NWW-近 EW向左行走滑斷裂帶，中為黃山-白云山呈羽狀排列的NW向平移斷裂帶，南為紅柳河-牛圈子-洗腸井深大斷裂帶。北山中央古陸斷隆帶內廣泛分布泥盆紀中酸性侵入巖，早期有花崗閃長巖、鉀長花崗巖和二長花崗巖，呈巖株狀；似斑狀斜長花崗巖較晚，呈巖枝、巖脈狀。在白玉山南-公婆泉-七一山早古生代活動陸緣帶內的大交通瑞-石板井巖漿弧構造帶中，NW-NNW向壓扭性裂隙、近NS向張性裂隙發育，有大量巖脈產出，主要有閃長巖脈、輝長(綠)巖脈、鈉長玢巖脈、花崗斑巖脈、花崗細晶巖脈、英安斑巖脈、鉀長花崗巖脈、石英脈等脈巖群。

2　礦區地質特征

礦區位于黃山-白云山斷裂帶NW延伸部分，NW與NWW向斷裂構造的復合疊加部位。礦區內為北山群花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖、斜長角閃片巖、斜長角閃巖、絹云石英片巖等(圖1)。伴隨多期斷裂構造活動，沿斷裂有巖漿的侵入，主要侵入巖有中細粒花崗閃長巖、花崗巖，中粗粒斜長花崗巖(脈)、細粒石英閃長(斑)巖(脈)、斜長花崗斑巖(脈)等，含礦巖石有石英閃長(斑)巖和斜長花崗斑巖，二者屬兩期巖漿活動產物，可見斜長花崗斑巖脈穿插至石英閃長(斑)巖中，其中石英閃長(斑)巖為主成礦巖石。

2.1礦(化)體特征

大交通瑞銅礦(化)體多位于石英閃長巖和斜長花崗斑巖內部及其與圍巖的接觸帶附近，礦化類型為斑巖-矽卡巖型。目前已圈出礦(化)體14個(含1個隱伏銅鐵礦體)，長50~300 m，厚0.64~16.92 m，Cu品位0.2%~2.7%，平均品位0.88%，銅礦體呈脈狀、透鏡狀，呈近EW-NWW向展布。據不同礦化和蝕變特征，可劃分為南、北兩個礦化帶(表1)。

圖1　大交通瑞礦區地質圖Fig.1 Geological map of Da-jiaotongrui copper ore district

北礦化帶呈近EW向展布，長4 km，寬400 m。已有包括K7主礦體等8個銅(鉬)礦(化)體，礦體長約100~200 m，厚0.64~16.92 m，銅礦體品位0.35%~ 2.7%，平均0.93%。銅礦化主要賦存于石英閃長巖內部及其與圍巖交代形成的矽卡巖中，此外，與絹云石英片巖、斜長角閃片巖接觸的硅化蝕變帶內也發育浸染狀和脈狀銅礦化。地表銅礦化及矽卡巖露頭較小(寬1~5 m)，呈脈狀，不連續出露。

表1　大交通瑞銅礦床主礦體的地質特征Table 1 Geological characteristics of the main ore body of Dajiaotongrui copper district

南礦化帶呈NWW向展布，寬300 m，長1 km，已圈出包括K14隱伏主礦體等6個矽卡巖型銅(鐵)礦體，該帶以發育層狀、團塊狀綠簾石和石榴子石矽卡巖為特征。其中，K14隱伏礦體是南礦化帶的主礦體。

2.2礦石特征

礦石類型可分為兩類，一是石英閃長巖和斜長花崗斑巖為主的巖體型，金屬礦物主要有黃銅礦、輝鉬礦、少量斑銅礦、銅藍、黃鐵礦、孔雀石、褐鐵礦等，呈細脈-浸染狀、星點狀和小團塊狀；二是矽卡巖型，金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦和磁鐵礦為主。

2.3圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變普遍且較強烈，主要有鉀硅酸鹽化、絹英巖化、黃鐵礦化、綠簾石化、青磐巖化、碳酸鹽化和矽卡巖化等，蝕變分布多以帶狀為主，具一定分帶特征。北礦帶蝕變類型有褐鐵礦化、硅化、絹云母化、黝簾石化、鈉化、碳酸鹽化、石榴子石矽卡巖化等。南礦帶蝕變類型有綠簾石化、陽起石化、矽卡巖化、黃鐵礦化等。其中，硅化、絹云母化、鈉化、石榴子石矽卡巖化與銅礦化關系最密切。

3　含礦巖石特征

大交通瑞礦區主要含礦巖體為石英閃長巖和斜長花崗斑巖。石英閃長巖呈灰白色，細粒結構，塊狀構造，主要礦物由斜長石(70%~75%)、石英(約10%)和角閃石(10%)及少量黑云母組成，巖石中副礦物見磷灰石和少量金屬礦物，含礦巖石次生蝕變明顯，蝕變礦物主要為絹云母、黝簾石等。斜長花崗斑巖呈灰白色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶由自形程度較好且環帶發育的斜長石(25%~30%)和石英(小于5%)構成，斑晶大小一般為2 mm×3 mm。基質為隱晶質和微細粒花斑結構，由斜長石(約50%)、石英(15%)及少量黑云母構成，含礦巖石次生蝕變明顯，蝕變礦物主要為絹云母、黝簾石和鈉長石等。

本文采集了石英閃長巖和斜長花崗斑巖樣品，巖石地球化學測試分析在中國地質調查局西安地質調查中心實驗測試中心完成。主量元素用壓片法、X射線熒光光譜，微量元素采用等離子體質譜法(ICP-MS)。分析數據結果見表2。

3.1主量元素

大交通瑞礦區石英閃長巖SiO2含量58.7%~ 64.65%，Al2O3含量18.11%~18.72%，K2O含量0.6%~ 1.97%，Na2O含量2.46%~7%，K2O/Na2O為0.09~ 0.49，MgO含量1.07%~5.19%，Mg﹟值46.3~66.95，CaO含量4.49%~5.22%，TiO2含量0.32%~0.9%，P2O5含量0.13%~0.23%。

斜長花崗斑巖的SiO2含量70.91%~71.29%，Al2O3含量16.27%~16.56%，K2O含量0.44%~0.71%， Na2O含量4.82%~5.03%，K2O/Na2O為0.09~0.15，MgO含量0.58%~0.92%，Mg﹟值38.16~60.45，CaO含量為3.21%~3.72%，TiO2含量為0.11%~0.17%，P2O5含量為0.04%~0.07%。

表2　大交通瑞銅礦石英閃長巖和斜長花崗斑巖的主量、微量和稀土元素分析結果Table 2 Major element and trace element data of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongrui copper deposit

3.2微量和稀土元素

大交通瑞礦區石英閃長巖和斜長花崗斑巖的微量元素蛛網圖和稀土元素分布曲線較相似，均以大離子親石元素（LILE）相對富集（如Rb，Ba，Th，U，K）和高場強元素（HFSE）相對虧損為特征，且均具正Sr異常(圖2)。

石英閃長巖∑REE為73.73×10-6~109.83×10-6，LREE/HREE為7.7~16.27，(La/Yb)N為8.16~25.57，顯示輕重稀土元素分餾明顯，相對富集輕稀土元素，高Sr(443×10-6~986×10-6)，低HREE、Y(5.44×10-6~ 18×10-6)和Yb(0.46×10-6~1.67×10-6)，Sr/Y為35.39~ 181.25，La/Yb為11.38~35.65，高Cr(14.5×10-6~63.1× 10-6)和Ni(10.5×10-6~91.4×10-6)，δEu為0.84~1.1，顯示微弱Eu負異常至Eu正異常。

斜長花崗斑巖∑REE為13.02×10-6~29.36×10-6，LREE/HREE為7.35~10.63，(La/Yb)N為8.42~14.13，顯示輕重稀土元素分餾明顯，相對富集輕稀土元素，高Sr(403×10-6~501×10-6)，低HREE、Y(2.18×10-6~ 3.53×10-6)和Yb(0.17×10-6~0.3×10-6)，Sr/Y為120.3~ 229.82，La/Yb比值為11.73~19.7，高Cr(10.3×10-6~ 28.1×10-6)和Ni(8.43×10-6~14×10-6)，δEu為1.16~1.42，顯示正Eu異常。

4　含礦巖石成因與構造環境

埃達克巖(adakite)的原始定義是產生在俯沖消減環境、由年輕的俯沖洋殼板片部分熔融產生的，具獨特地球化學特征的一套中酸性火山巖和侵入巖[5]，主量元素以SiO2大于等于56%，Al2O3大于等于15%，MgO小于3%(很少超過6%)為特征。微量元素以高Sr(大于400×10-6)，低Y(小于等于18×10-6)、Yb(小于等于1.9×10-6)，Sr/Y大于20~40，La/Yb大于8~15，高Cr(10×10-6~50×10-6)和Ni(20×10-6~40×10-6)，一般具正Eu異常（少數具極弱負Eu異常）。大交通瑞礦區石英閃長巖和斜長花崗斑巖的地球化學特征均符合上述規定，顯示大交通瑞礦區含礦斑巖具埃達克質巖石特征。在Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN圖解上，石英閃長巖和斜長花崗斑巖也基本投影在埃達克巖石區域內(圖3)。

圖2　大交通瑞銅礦斜長花崗斑巖和石英閃長巖的微量元素蛛網圖和稀土元素分布模式圖Fig.2 Trace and rare earth distribution pattern of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongtui copper deposit

圖3　大交通瑞銅礦斜長花崗斑巖和石英閃長巖的Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN圖解Fig.3 Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbNdiagrams of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongtui copper deposit

北山地區位于哈薩克斯坦、塔里木和華北3大板塊的結合部位，是古亞洲構造域的重要組成部分。北山及鄰區古生代構造演化過程可分為3個過程：新元古代—寒武紀裂谷拉伸階段、奧陶—泥盆紀弧盆演化和洋-陸轉化階段及石炭—二疊紀碰撞造山后陸內伸展階段。大交通瑞礦區含礦石英閃長巖的形成時代為早古生代奧陶紀(471 Ma)，處于北山弧盆演化階段，且在構造判別圖解上(圖4)，含礦巖石投影點均落入火山弧花崗巖區域內，說明其形成于板片的俯沖階段，但板片是向北俯沖還是向南俯沖?這涉及到古大洋閉合的板塊縫合帶位置。在古生代構造演化過程中，北山地區形成了諸多蛇綠巖帶，前人依據蛇綠巖性質對北山地區古生代構造格局和構造演化進行了恢復重建，但由于缺乏這些蛇綠巖帶系統的高精度年代學數據，造成對其性質存在不同的認識，而關于哪條蛇綠巖帶代表古大洋閉合的板塊縫合帶具較大爭議。其中，笈笈臺子-小黃山蛇綠巖帶和紅柳河-牛圈子-月牙山-洗腸井蛇綠巖帶的性質關系到認識大交通瑞礦區的成巖成礦動力學背景。

圖4　大交通瑞銅礦斜長花崗斑巖和石英閃長巖的構造判別圖解Fig.4 Tectonic discrimination diagrams of plagiogranite porphyry and quartz diorite from Dajiaotongtui copper deposit

近年來，隨著對北山地區蛇綠巖帶研究的深入，對其形成時代及性質的認識逐漸清晰。大量精確的年齡數據揭示紅柳河-牛圈子-月牙山-洗腸井蛇綠巖帶屬于區域早古生代大洋演化的產物，代表了古大洋閉合的早古生代縫合帶[6-10]，而笈笈臺子-小黃山蛇綠巖帶，形成于早石炭世，與北山早古生代洋盆演化無關，是晚古生代（石炭—二疊紀）碰撞造山期后陸內伸展的產物[11-12]。即大交通瑞銅礦形成于紅柳河-牛圈子-月牙山-洗腸井洋盆向北俯沖消減的動力學背景。

研究表明，埃達克巖常與斑巖銅礦等礦床密切共生，例如，Thieblemont et al對世界上43個斑巖銅礦床和淺成熱液金礦床的有關巖漿巖進行地球化學數據整理，發現其中38個與埃達克巖有關[13]。在北山地區，公婆泉中型銅礦和白山堂中型銅礦所在的斑巖體均被厘定為埃達克巖[14]。由此可見，北山地區主要斑巖型銅礦與埃達克巖有密切成因關系。

5　結論

大交通瑞銅礦床位于北山中央古陸斷隆帶紅柳河-牛圈子-洗腸井縫合帶北側的公婆泉島弧帶，含礦巖石為石英閃長巖和斜長花崗斑巖，礦(化)體產于巖石內部及其與圍巖的接觸帶附近，礦化類型為斑巖-矽卡巖型。目前發現礦(化)體十幾個，長50~300 m，Cu平均品位0.88%，主要礦石礦物為黃銅礦、輝鉬礦和磁鐵礦。地球化學數據顯示，含礦巖石具類似埃達克巖的地球化學特征，如Al2O3、Sr含量與Sr/Y、La/Yb比值高，低Y、Yb，極弱負Eu異常-正Eu異常及正Sr異常，顯示較好的找礦潛力。結合區域構造演化，認為大交通瑞銅礦形成于紅柳河-牛圈子-月牙山-洗腸井洋盆向北俯沖消減的動力學背景。

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Characteristicsof Geology and Ore-bearing RocksGeochemistry of Dajiaotongrui Copper Deposit in theBeishan Mountain, Inner Mongolia AutonomousRegion

Quan Shoucun,Yang Shengfei,Yang Jianguo,Li Wenming,Liang Bo,Wang Yuxi,Han Yuan,Zhao Xinmin
(Xi'an Center of Geological Survey,China Geological Survey,Xi'an，Shaanxi,710054,China)

The Dajiaotongrui copper deposit is located at the north side of Hongliuhe-Niujuanzi-Xichangjing suture zone within the upfaulted zone of the central ancient land of Beishan Mountain.The deposit is a porphyry-skarn type deposit related to granitoids of quartz diorite and plagiogranite porphyry and have been found more than ten orebodies which contain chalcopyrite,molybdenite and magnetite.The ore-bearing rocks are geochemically similar to adakites,e.g, high Al2O3and Sr content and Sr/Y and La/Yb ratios,depletion of Y and Yb,very weak negative Eu-positive Eu anomalies and positive Sr anomalies.Combine with the tectonic evolution of the Beishan Mountain,we speculate the Dajiaotongrui copper deposit was generated in a island arc tectonic setting triggered by the north-directed subduction of Hongliuhe-Niujuanzi-Xichangjing ocean basin.The newly reported adakite rocks here are surely helpful for the guidance of further exploration of similar Cu deposits in Beishan Mountains.

Beishan Mountains in Inner Mongolia;Dajiaotongrui copper deposit;Adakite;Geochemistry;Geological characteristics

1000-8845(2016)03-404-06

P618.41；P597

A

項目資助:中國地質調查局“內蒙古月牙山地區烏蘭赤海-大交通瑞地區礦產地質調查”項目（1212011120557）資助

2015-09-16;

2015-11-10;作者E-mail:lhfz99@sina.com

全守村（1979-），男，福建羅源人，2003年畢業于長安大學，現從事成礦規律研究與礦產地質調查評價